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364, 471-477 (1999) Yushkevich, Y.V., K. Zimmer, G.J. Beyer, V.A. Bystrov, H.-J. Kluge, A.F. Novgorodov, E.W. Otten, N. Trautmann, K. Wendt (1994): Hocheffektive Oberflächenionisationsquelle zur Bestimmung von ultra Mikromengen radioaktiver Strontiumisotope. JINR Dubna, LJAP, Dubna, Rußland (in russischer Sprache) Zimmer, K., G. Beyer, B.A. Bystrov, H.-J. Kluge, A.F. Novgorodov, E.W. Otten, N. Trautmann, K. Wendt, Y.V. Yushkevich (1993): Development of an efficient ion source for trace detection of radioactive strontium isotopes in environmental samples. Proposal to the 8. JINR Scientific Coordination Council on low and intermediate energies, JINR, Dubna, Russia, April 22 -24. Zimmer, K., J. Stenner, H.-J. Kluge, J. Lantzsch, L. Monz, E.W. Otten, G. Passler, R. Schwalbach, M. Schwarz, H. Stevens, K. Wendt, G. Herrmann, S. Nieß, N. Trautmann, K. Walter, B.A. Bushaw (1994): Determination of 90 Sr in environmental samples with resonance ionization spectroscopy in collinear geometry. Appl. Phys. B29. 34
7 Projekte am Fachbereich 19 (Chemie) 7.1 Kernchemie Univ.-Prof. Dr. G. Herrmann, Dr. N. Trautmann und Mitarbeiter (Institut für Kernchemie) 7.1.1 Ultraspurenanalyse von Aktinoiden mittels Laser-Massenspektrometrie Bearbeiter: Dipl.-Phys. Carsten Grüning Hauptbetreuer: Dr. N. Trautmann Ziel der ersten Phase der Promotion ist der Aufbau, Charakterisierung und Test eines neuartigen, Nd:YAG gepumpten, aus 3 Titan-Saphir Lasern bestehenden Systems, um zusammen mit einem Flugzeitmassenspektrometer Aktinoide mittels Resonanzionisations-Massenspektrometrie in Ultraspurenmengen nachzuweisen. Dieses Einsatzgebiet der Laser stellt spezifische Anforderungen an das System: es muss hochrepetierend und leistungsstark sein, eine Linienbreite von wenigen Gigahertz haben und seine Wellenlänge über einen großen Bereich präzise und reproduzierbar einstellbar sein. Ausgehend von Vorarbeiten in der Arbeitsgruppe sind Halterungen für die wellenlängenselektiven Elemente Etalon und Birefringent-Filter konstruiert worden. Über computergesteuerte Schrittmotoren lassen sich jetzt die Wellenlängen aller 3 Titan-Saphir Laser durch Verdrehen eines Birefringent-Filters in einem Bereich von 730 - 900 nm exakt einstellen. Wichtig ist insbesondere die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Etalon Positionierung, die durch umfangreiche Messungen dokumentiert wurde. Der Fehler in der eingestellten Wellenlänge ist kleiner als die Auflösung des zur Wellenlängenmessung eingesetzten Wavemeters. Durch Verkippen des Etalons lässt sich der Laser um 250 GHz verstimmen bei einer Linienbreite von 5 GHz. Die Synchronisation der drei Titan-Saphir Laser wird durch eine Pockelszelle in jedem Laser realisiert. Sie arbeiten als schneller Güteschalter des Laserresonators. Die dazugehörende schnelle Hochspannungselektronik wurde aufgebaut. Das Gesamtsystem ist eingehend getestet worden. Mit der Pockelszelle lässt sich der Titan-Saphir Laserpuls relativ zum Pumppuls um mehrere Mikrosekunden verschieben, ohne dass die spektralen Eigenschaften des Lasers beeinflusst werden. Bei laufenden Messreihen zum Nachweis von Plutonium mit dem Kupferdampf- / Farbstoff-Lasersystem habe ich intensiv mitgearbeitet. In Zusammenarbeit mit dem National Radiation Protection Board in England wird Plutonium in Urinporben zum Verständnis der Plutoniumausscheidung im menschlichen Körper nachgewiesen. Für die Bundesforschungsanstalt für Fischerei in Hamburg sind Meerwasserproben aus dem Nordatlantik auf ihren Plutoniumgehalt hin untersucht worden. Dabei habe ich mich in die Funktionsweise und Handhabung des Kupferdampf- / Farbstofflasersystems, des Flugzeitmassenspektrometers und der Messelektronik eingearbeitet, um sie auch bei Messungen mit dem Titan-Saphir Lasersystem einsetzen zu können. Weiterhin arbeite ich an Bestimmungen der Technetiumgehalte in Meerwasserproben für die International Atomic Energy Agency und die Bundesforschungsanstalt für Fischerei mit. Das Technetium wird dabei in einer Laserionenquelle resonant ionisiert und in einem doppelfokussierenden Massenspektrometer nachgewiesen. Mit dem Titan-Saphir Lasersystem und dem Flugzeitmassenspektrometer habe ich Effizienzmessungen der gesamten Apparatur durchgeführt. Dabei wurden Proben mit etwa 1 · 10 11 Atomen Plutonium 239 bzw. 240 verwendet. Die abgedampften Atome wurden in einem dreistufigen Anregungs- und Ionisationsprozess ionisiert und im Massenspektrometer nachgewiesen. Es konnten jeweils 10 6 Ionen Plutonium nachgewiesen werden bei wenigen Untergrundereignissen. Das ergibt eine Effizienz des Gesamtsystems von typischer Weise 1 · 10 −5 und eine Nachweisgrenze von etwa 1 · 10 6 Atomen Plutonium. Zur isotopenselektiven Ultraspurenanalyse ist die genaue Kenntnis der Wellenlängen im verwendeten Anregungsschema für alle Isotope notwendig. Dazu sind die Isotopieverschiebungen der Plutoniumisotope 238 35
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Heinig, Sabine Arbeitsgruppe Prof.
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Kaus-Thiel, Andrea Arbeitsgruppe Pr
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Kurz, Claudia Arbeitsgruppe Prof. W
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Müller, Peter Arbeitsgruppe Prof.
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Schmidt, Wieland Arbeitsgruppe Prof
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Simon, Simone Arbeitsgruppe Prof. S
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Uhlig, Eva-Maria Arbeitsgruppe Prof
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